将m位设置为n位

Question

我有一个32-bit数字而不使用for循环,我想将m位设置为 n位.

例如:

m位可以是2nd或5th或9th或10th.
n位可以是 22nd或27或11th位.

我假设(m <n).

请帮帮我.谢谢

Answer 1

虽然问题已经结束,但我不确定我的旧答案.我已经更新了经过测试的代码.希望将来对某人有所帮助.

假设位从LSB到MSB编号:

BIT NUMBER    31                                     0
               ?                                     ?
number bits    0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 
               ?    ^           ^                    ? 
              MSB   |           |                   LSB
                    |           | 
                   n=27        m=17

LSB - Least Significant Bit (numbered 0)
MSB - Most  Significant Bit (numbered 31) 

在上图中,我已经说明了位从LSB到MSB的编号方式.注意相对位置n和m位置n > m.

设置从n到m的所有位

将1所有位从位置设置m为n(n > m位于)32位数字.你需要一个32位掩码的所有比特都是1来自n于m和剩余位0.

例如,要设置所有位m=17,n=27我们需要掩码,如:

BIT NUMBER    31   n=27        m=17                  0
               ?    ?           ?                    ?
mask =         0000 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000

如果我们有任何32位号码,通过按位OR(|这个数字),我们可以套装- 1从所有位m来n.其他位将保持不变.

记得 OR的作用如下:

x | 1 = 1   , and 
x | 0 = x 

其中 x值可以是 1或0任何.

通过这样做:

 num32bit = num32bit | mask; 

我们可以设置n为mbit 1,剩余的位将保持不变.一个例子,假设,num32bit=0011 1001 1000 0000 0111 1001 0010 1101

然后:

0011 1001 1000 0000 0111 1001 0010 1101   <--- num32bit
0000 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000   <--- mask     
----------------------------------------  ---------------Bitwise OR operation  
0011 1111 1111 1110 0111 1001 0010 1101   <--- new number  
---- ?           ?  -------------------
     |-----------|   this bits are from `num32bit`
      all bits are   
      1 here

怎么做面膜？

为了让面膜中的所有比特都是1从n对m等的0.我们需要三个步骤:

1. Create mask_n:右侧的所有位n=27都是一位

        num32bit = num32bit | mask; 
   

   在编程中,这可以通过右移>> 4次创建.

   而且,怎么Create mask_m来了？

        BIT NUMBER     31  n=27                              0
                       ?    ?                                ?
        mask_27=       0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111
   
   In programming this can be created by right-shift (`>>`) 4 times.
   
   And, **why `4`?** 
   

   另请注意m=17,Create mask 所有位的complement()形式都是一个.我们需要在C. 链接中进行无符号右移,
   以了解有符号和无符号右移之间的差异

2. mask = mask_n & mask_m:左侧的所有位getMask(n, m)都是一位.

        4 = 32 - n - 1  ==> 31 - 27 ==> 4
   
   Also note: the complement (`~`) of `0` has all bits one,
   and we need [unsigned right shift][1] in C.   
   Understand the [difference between signed and unsigned right shift][2] 
   

3. getMask():上面的按位AND main():

        BIT NUMBER    31              m=17                  0
                      ?                ?                    ?
        mask_17       1111 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000
   

而且,下面是我的getMask()函数,它返回一个在步骤3中看起来像掩码的无符号数.

     mask =         0000 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000
                         ?           ?
     BIT NUMBER          27          17

为了测试我的getMask(),我还编写了使用binary()函数的main()代码,binary()函数以二进制格式打印给定的数字.

#define BYTE 8
typedef char byte; // Bit_sizeof(char) == BYTE
unsigned getMask(unsigned n,
              unsigned m){
    byte noOfBits = sizeof(unsigned) * BYTE;
    unsigned mask_n = ((unsigned)~0u) >> (noOfBits - n - 1),
             mask_m = (~0u) << (noOfBits - m),
             mask = mask_n & mask_m; // bitwise & of 2 sub masks
    return mask;
}

这个测试代码运行得像(输出与我在上面的例子中解释的完全相同):

void binary(unsigned);
int main(){
    unsigned num32bit = 964720941u;
    unsigned mask = 0u;
    unsigned rsult32bit;
    int i = 51;     
    mask = getMask(27, 17);
    rsult32bit  = num32bit | mask;  //set n to m bits 1
    printf("\nSize of int is = %ld bits, and " 
           "Size of unsigned = %ld e.g.\n", sizeof(int) * BYTE,
                                            sizeof(unsigned) * BYTE);
    printf("dec= %-4u, bin= ", 21);
    binary(21);
    printf("\n\n%s %d\n\t   ", "num32bit =", num32bit); 
    binary(num32bit);
    printf("mask\t   "); 
    binary(mask);
    while(i--) printf("-");
    printf("\n\t   "); 
    binary(rsult32bit);
    printf("\n");
    return EXIT_SUCCESS;
}
void binary(unsigned dec){
  int i = 0,
      left = sizeof(unsigned) * BYTE - 1;
  for(i = 0; left >= 0; left--, i++){
    printf("%d", !!(dec & ( 1 << left )));
    if(!((i + 1) % 4)) printf(" ");
  }
  printf("\n");
}  

另外,您可以在两个语句中以较短的形式编写getMask()函数,如下所示:

Output of code: 
-----------------
$ gcc b.c 
:~$ ./a.out 

Size of int is = 32 bits, and Size of unsigned = 32 e.g.
dec= 21  , bin= 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0101 

num32bit = 964720941
           0011 1001 1000 0000 0111 1001 0010 1101 
mask       0000 1111 1111 1110 0000 0000 0000 0000 
---------------------------------------------------
           0011 1111 1111 1110 0111 1001 0010 1101 
:~$ 

^{注意:我删除了多余的括号,以清除代码.虽然您永远不需要记住运算符的优先级,因为您可以使用覆盖优先级().但是一个优秀的程序员总是会使用优先级表来编写整洁的代码.}

更好的方法可能是编写Macro()如下:

unsigned getMask(unsigned n,
                 unsigned m){
    byte noOfBits = sizeof(unsigned) * BYTE;
    return ((unsigned)~0u >> (noOfBits - n - 1)) &
           (~0u << (noOfBits -m));
}           

并称之为:

#define _NO_OF_BITS sizeof(unsigned) * CHAR_BIT
#define MASK(n, m)  (((unsigned)~0u >> (_NO_OF_BITS - n - 1)) & \
                    (~0u << (_NO_OF_BITS - m)))

将所有零位从n设置为m

要将所有位从n设置为m = 0,并且复位不变,您只需要使用补码(~)mask.

result32bit  = num32bit | MASK(27, 17);

也需要代替|操作员设置零&.

记住和 工作如下:

mask      0000 1111 1111 1111 1000 0000 0000 0000 
~mask     1111 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111   <-- complement 

其中x值可以是1或0.

因为我们已经有一个按位补码~运算符和 &运算符.我们只需要这样做.
[解决方案]:

x & 0 = 0   , and 
x & 0 = 0 

它会像:

rsult32bit  = num32bit & ~MASK(27, 17);